Модели тепломассообмена

Нетрудно подсчитать, что количество возможных математических моделей в слое катализатора даже без учета многообразия кинетических моделей составляет несколько сотен, поэтому приводить их полный перечень не имеет никакого смысла, тем более сама процедура вывода для тех или иных случаев однотипна и поддается автоматизации. Процесс принятия решений при синтезе математической модели должен опираться на знания о механизме взаимосвязи химических, тепломассообменных, гидромеханических процессов в реакторе, учет которых позволяет ЛПР построить наиболее достоверную и простую из возможных моделей. Для этого требуется знать кинетическую модель процесса и условия его осуществления в промышленном реакторе, что по- [c.16]

В узких каналах преимущественное действие на тепломассообмен должны оказывать колебания. В случае квазистатической модели интенсивность испарения I можно представить в виде формулы [c.164]

Математическое описание модели динамики работы атмосферных блоков основано на известной программе расчёта сложных ректификационных колонн модифицированным методом релаксации, в котором расчёт ступени контакта выполняется по уравнениям однократного испарения методом Ньютона-Рафсона. Выбор метода расчёта связан с тем, что этот метод позволяет рассчитывать ректификационные колонны, как по теоретическим ступеням контакта, так и по реальным контактным устройствам с учётом их тепломассообменной эффективности. [c.45]

Модели перемешивания твердых частиц. Интенсивное перемешивание твердых частиц — одна из главных особенностей КС как среды для осуществления реакционных и тепломассообменных процессов. Требования к структуре моделей перемешивания твердых частиц и к точности оценки их параметров определяются конкретными особенностями технологических процессов, к расчету которых модели должны быть применены. Ниже рассматриваются лишь те модели, которые широко используются при расчете реакторов КС, сушильных аппаратов, теплообменных аппаратов и т. д. [c.47]

Эксперимент для установления структуры потока обычно проводят в холодном модельном аппарате, т.е. в отсутствие тепло- или массообменного процесса либо химической реакции, являющихся действительной целью промышленного ХТП. При этом варьируют масштабы аппаратуры — вплоть до габаритов промышленных образцов. Такое структурно-гидравлическое моделирование позволяет выбрать подходящую модель Пр.П, найти значения ее параметров (или их зависимость от габаритов аппарата) и определить функцию ф(х), с тем чтобы в дальнейшем можно было рассчитать реальный ХТП с использованием соотношений типа (8.8). Разумеется, такой подход к моделированию на холодных аппаратах правомерен, если есть уверенность, что сам горячий процесс (тепломассообмен, реакция) не внесет существенных изменений в структуру потока. [c.644]

Отметим, что приведенные зависимости в соответствии с рассмотренными моделями тепломассопереноса соответствуют квазистационарным режимам при тепломассообмене вдоль изменяющихся поверхностей тепломассообмена. В случае постоянных величин поверхностей, но изменяющегося времени процесса данные модели также приложимы, но в этом случае роль поверхности нагрева Р исполняет время процесса т, а поверхность нагрева входит в виде сомножителя в интенсивный фактор для показателя интенсивности, т.е. в этом случае [c.308]

Модели тепломассопереноса позволяют связать величину поверхности реагирования Р с прямыми тепломассообменными КПД функциональными связями, так называемыми Э-И-характеристиками (характеристиками эффективность - интенсивность ) (см. п. 4.5.5) [c.321]

Следуя представлениям о стоимостных и технологических весовых коэффициентах, можно констатировать, что если отношение имеет в определенной мере конъюнктурный характер (оно зависит от политики и состояния цен на топливо и капитальные вложения), то отношение является носителем фундаментальной технологической (тепломассообменной) природы и в этом смысле представляет с точки зрения моделей стратегического управления технологическими процессами важнейший критерий, определяющий технологические основы выбора оптимального значения эффективностей технологических процессов. Значения этого критерия приведены в табл. 4.24 и 4.25. Типичными для рассматриваемых случаев являются выражения (при автогенерации) для массо- и теплообмена соответственно [c.328]

При построении теплофизических моделей применяют ряд упрощений, стремясь достичь в то же время отражения в модели наиболее характерных, важнейщих сторон процесса. Естественно, построение моделей зависит и от той целевой функции, которая выдвигается при решении данной задачи. Например, при нахождении некоторых средних характеристик теплообмена могут применяться сравнительно простые модели. Задачи существенно усложняются при переходе к оценке локальных характеристик теплообмена. Знание этих характеристик становится все более необходимым на современном этапе развития тепломассообменных процессов. При определении локальных характеристик теплообмена можно проводить более детальную оценку протекания всего процесса в целом, обоснованно решать задачи, связанные с выделением тепла при химических реакциях и фазовых переходах, оценивать равномерность на- [c.386]

Для обеспечения процедур оптимизации тепломассообменные модели дополняются моделями оптимизации, например, типа метода линейного программирования и др. [c.415]

В производстве аммиака широко используется тепломассообменная аппаратура. Большинство аппаратов и процессов, протекающих в них, рассчитывается с помощью общепринятых методик и моделей. Ниже будут приведены некоторые отличающиеся от общепринятых модели. [c.443]

Характерное время установления нового стационарного гидродинамического режима в затопленном аппарате с дисперсным потоком сравнительно невелико. Оно составляет величину порядка Я/Му ,, где Н - высота рабочей зоны аппарата, гi u , — скорость распространения возмущения концентрации дисперсной фазы, и может изменяться в пределах от нескольких секунд до нескольких минут. Для сравнения отметим, что время установления нового стационарного распределения концентрации растворенного компонента или температуры в сплошной фазе иногда может достигать нескольких часов и более. Поэтому при моделировании переходных химических, массо- и теплообменных процессов в затопленных аппаратах учет гидродинамической обстановки в целом ряде случаев может быть проведен в квазистационарном приближении. Однако, когда характерные времена протекания этих процессов соизмеримы С характерным временем установления нового стационарного гидродинамического режима в аппарате, квазистационарное приближение приводит к значительным погрешностям при определении динамических характеристик аппарата. В этом случае переходные гидродинамические процессы должны быть учтены при разработке динамических моделей химических и тепломассообменных процессов. [c.113]

Неньютоновская жидкость гидродинамика и тепломассообмен. Метод поверхностей равного расхода наиболее эффективен при решении уравнений количества движения и массы в неньютоновской жидкости, нелинейность которой максимально выражена. В (6.45) вязкое напряжение определяется по обобщенной модели Шульмана [84] [c.444]

При Проектировании тепломассообменных установок используются зависимости, являющиеся количественной связью между характеристиками аппарата и влияющие на его теплофизические свойства. Как правило, наиболее важными являются математическое описание тепломассообменных процессов и составление на основании этого математической модели установки.- - [c.22]

Математическое описание теплоМассообменного процесса, составляющее структуру модели, разрабатывается исходя из целевой направленности его и задач исследования с учетом требуемой точности и достоверности желаемых результатов. [c.22]

При составлении "математической модели для тепломассообменной установки наиболее часто встречаются следующие группы уравнений [25] уравнение баланса масс и энергии уравнение описания ожидаемых. в объектах процессов . - . [c.22]

В книге можно выделить два основных направления — элементарные химические реакции и численное моделирование. При ее написании строго выдерживался принцип надежности помещаемого кинетического материала, что дает ей хорошие шансы на долгожительство . В книге указаны пути создания базовых моделей горения, учитывающих тепломассообмен и кинетику реакций на основе проверенных кинетических данных. В свою очередь именно базовые модели помогают правильно ориентироваться в сложном переплетении различных явлений, характерных для потоков реагирующих газов, строгое количественное описание которых пока еще невозможно. Авторы приводят мало конкретных результатов по моделированию кинетики сложных реакций. В значительной степени это объясняется тем, что в этой области получено пока еще мало надежных данных, и заинтересованному читателю необходимо следить за все нарастающим количеством оригинальных публикаций. [c.5]

При этом для выявления этих важнейших факторов и для инженерной экспрессной оценки их влияния на теплообменный и массообменный КПД рекомендовано воспользоваться в первом приближении одномерной линейной аппроксимацией процессов тепломассообмена и химического реагирования. Для усложненной оценки тепломассообменных КПД могут на современном этапе применять наиболее сложные (полные) модели тепломассообменных процессов. Некоторую аналогию при этом можно провести с методами анализа и синтеза систем автоматичесю)го регулирования, принятыми в теории автоматического управления. На первом этапе в рамках линейных моделей оцениваются требуемые настройки регуляторов экспресс-методом, и в дальнейшем происходит их отработка на базе более сложных нелинейных моделей. Отметим также, что в теории автоматического управления при детерминированной постановке построения математических моделей управления применяется, так называемый, обобщенный термодинамический подход, основанный на зашнах сохранения и переноса. Таким образом, требования совместного анализа взаимосвязанных физик -хи-мических и теплообменных процессов с единых позиций позволяют предложить в качестве базовой (в рамках неравновесной термодинамики) кинетической модели макрообменного анализа распределенную (вдоль поверхности реагирования ) модель на первых порах в квазистационарной линейной постановке. [c.299]

Множественность стационарных состояний. Важнейшая проблема оптимальной организации функционирования промышленного каталитхгческого процесса связана с множественностью-стационарных состояний, в которых может работать контактный аппарат. Проблема множественности состоит в том, что в окрестности различных стационарных состояний контактный аппарат,, как динамическая система, может вести себя по-разному. Точность прогноза поведения реактора в окрестности того или иного стационарного состояния определяется достоверностью математической модели реактора, описывающей совокупность химических, диффузионных, тепломассообменных и гидродинамических явлений в рабочем объел1е технологического аппарата. При этом одни стационарные состояния могут быть устойчивыми (установившиеся режимы, устойчивые предельные циклы), другие — неустойчивыми, чреватыми нарушениями технологических режимов п возникновением аварийных ситуаций. Границы устойчивых стационарных режимов определяются совокупностью значений параметров математической модели нестационарного процесса, при которых происходит срыв с одного устойчивого режима на другой. [c.17]

В работе изложены теоретические основы, необходимые для понимания и расчета процессов массовой кристаллизации в различных кристаллизаторах, выведены уравнения движения н тер.модина.мики гетерогенных сред, в которых происходит Гфоцесс массовой кристаллизации. Получены замкнутые системы уравнений для полидисперсиых смесей с учетом фазовых переходов (кристаллизация, растворение), относительного движения фаз, хаотического движения и столкновений частиц. Определены движущие силы массопереноса в процессе кристаллизации. Описаны имеющиеся в современной литературе решения задач о тепломассообмене около частиц, теории за-родышеобразования и роста кристаллов. Получено математическое описание процесса массовой кристаллизации и как частные случаи — математические модели кристаллизаторов различных типов. Рассмотрены задачи ои-тимизации промышленных кристаллизационных установок. [c.2]

В предыдущих разделах данной главы при анализе массообмена газового пузыря с плотной фазой псевдоожиженного слоя предполагалось, что целевой компсшент не вступает в химическую реакцию в плотной фазе слоя и не адсорбируется твердыми частицами. Поэтому изложенные в этих, разделах результаты можно применять при математическом моделировании химических реакторов или тепломассообменных аппаратов с псевдоожиженным слоем только в том случае, если протекание химической реакции или адсорбционного процесса существенно не влияет на скорость массообмена газового пузыря с плотной фазой слоя. Цель данного раздела — построение математической модели массообмена газо- вого пузыря с плотной фазой псевдоожиженного слоя при наличии химической реакции.. [c.203]

Тепломассобменный анализ включает математическую модель процесса (ММП) и проведение на его основе процедуры математического моделирования, которое в современном представлении можно представить как имитационный (виртуальный) энерго дит (ИЭА). Основной целью ИЭА является выбор оптимальных вариантов конструкции или/и тепловых режимов энерготехнологических агрегатов и определение эффективностей (тепломассообменных КПД) процессов, необходимых для проведения ПЭА. [c.240]

Еще раз отметим, что при проведении экспресс-оценок тепломассообменных КПД возможно использование упрощенных, описанных выше моделей тепломассопереноса. Более точные, корректирующие оценки можно проводить с использованием самых современных методов расчета (супермоделей). В частности, особенности режима ТМОУ уже были установлены В. Г. Лисиенко для нелинейных моделей при теплообмене излучением [4.83]. Эти же методы позволяют определять не только осредненные характеристики теплообмена, но и формировать поля температур и шнцентраций, определять локальные характеристики, оценивать равномерность нагрева, стойкость футеров- [c.316]

При проектировании новых и реконструкции энерготехнологических агрегатов требуется на основе стратегических моделей управления проведение предпроектной оптимизации и выбора технологических процессов, построение на этой основе наилуч-щей тепломассообменной топологии процесса, исходя из возможных вариантов оптимизации (см. рис. 4.7), оценки таких глобальных основополагающих для проектирования показателей, как основные удельные массовые и энергетические потоки, а также необходимая суммарная поверхность реагирования и в том числе поверхность реагирования основного агрегата, подготовительного блока и рекуперативных устройств [4.22, 4.23,4.78]. При этом базой определения основных массовых и энергетических потоков являются КПД процессов, в первую очередь итоговый массообменный (физико-химический) и тепловой КПД, а также обобщенный химикотепловой (массотепловой) КПД л - В этом случае удельные потоки определяются следующими выражениями [4.22,4.23,4.78,4.79] (см. также формулы (4.31), (4.57), (4.59)) удельный массовый поток (расход) химического реагента, кг/т [c.317]

Разработана теория и методика макрообменного анализа энерготехнологических агрегатов, в том числе при совместно протекающих физико-химических и тепловых процессах в режиме угфавления позволяет на н чно-теоретической основе определять основные материальные и энергетические потоки на основе тепломассообменных КПД и обобщенных химико-тепловых КПД — базовые параметры при создании и проектировании технологических процессов, оценивать узкие места при разработке материало- и энергосберегающих технологий, вырабатывать ориентиры в оптимизации и совершенствовании процессов и подойти к созданию стратегических моделей оптимального управления технологическими процессами. Тем самым проложен термодинамический мостик и к оценке важнейших показателей энергосбережения энергоемкости продукции и глобального энергетического КПД. [c.354]

Процессы теплообмена рассматриваются в характерных макрозонах во всей их сложности и многообразии, при этом выделяются характерные, типичные особенности того или иного процесса. Поэтому фактически при построении математического или тепломассообменного процесса трудно ограничиваться постановкой либо внешней, либо внутренней задачи теплообмена, а приходится совмещать эти постановки, создавая, по существу, сопряженную внешне-внутреннюю модель. Однако иногда приходится большее внимание уделять внешней или внутренней задаче. Так, при рассмотрении зоны факельных процессов большее внимание уделяется внешним процессам, при рассмотрении же кристаллизации слитка большее внимание отводится внутренней зоне кристаллизующегося слитка. Для теплофизической модели характерен, таким образом, внимательный подход как к внешней, так и к внутренней задаче. [c.378]

В зависимости от цели, стоящей перед исследователем, выбирается та или иная модель управляемого процесса и формулируется соответствующая краевая задача. В 1 гл. 2 построена математическая модель процесса ректификацип, исходя из требований синтеза высокоэффективных систем раснределенного контроля и распределенного управления. Однако, принимая определенные допущения и ограничения и сохраняя адекватность реальному процессу, можно выбирать модели, различные по сложности с точки зрения методов анализа. Сформу.дируем краевые задачи для анализа тепломассообменных процессов, которые используются в дальнейшем для получения статических и динамических характеристик аппаратов и прп синтезе систем управ.дения. [c.47]

Рассмотрим тепло- и массообмен в единичной капли на второй стадии замораживания как более общей в соответствии с осесимметричной моделью,, представленной на рис. 4.13. Сферическая капля раствора радиуса гд превращается в гранулу в результате сложного тепломассообменного процесса. Скрытая теплота кристаллизации отводится теп-лопроюдностью через сформировавшийся шаровой слой замороженного продукта и далее расходуется на сублимацию льда с поверхности частично замороженной капли. При этом температура жидкости в ядре [c.128]

Основной задачей при проектировании новых, а также совершенствованиц.хуществующих тепломассообменных установок является создание высокопроизводительных и экономичных устройств с максимальной интенсификацией технологических процессов. Современное проектирование объекта (системы) включает в себя постановку задачи, сбор и обработку информации о подобных системах или их элементах, выбор или получение от заказчика исходных данных и условий для работы объектов, анализ процессов, связанных с работой систем, составление физической или математической модели создаваемого или совершенствуемого объекта или системы, исследование этой модели с учетом оптимальных показателей и, как следствие этого, создание новых технологических процессов и схем, конструкций агрегатов, установок и т. д. [c.11]

Сведения о теплофизических процессах, сопровождающихся нагревом и термическим умягчением воды в тепломассообменных аппаратах ПГУМВ, приведены в третьей главе. Здесь рассмотрены физические модели ламинарного пленочного течения жидкости по поверхностям, различно ориентированным в пространстве, установлены пределы практического использования моделей в судовых условиях. Проанализированы расчетные модели теплообмена для контактных нагревателей морской воды в случае обогрева паром и излучением факела. Экспериментальное исследование растворимости солей в морской воде при температурах 140-280 °С - качественно новый этап в изучении свойств высокоминерализованных вод. Получены не только равновесные состояния,но и кинетические характеристики процесса накипеобразования, что позволяет находить оптимальные решения для надежной работы элементов ПГУМВ. [c.4]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология